Inorganic and Solid State Chemistry - Theory and Practice

FaculteitFaculty of Science

NiveauBachelor

Studiejaar2026-2027

Beschrijving

Course goals

Het blok als geheel draagt bij aan het verwerven van algemene ‘academische’ kennis, attitudes en vaardigheden, die nauw verweven zijn met enkele basisbekwaamheden als (aankomend) onderzoeker:

zelfstandig analyseren en verwerken van (abstracte) informatie
nauwkeurig beschrijven van problemen c.q. vastleggen van bevindingen
planmatig / gestructureerd te werk gaan bij de aanpak van een probleem
verantwoording afleggen over verkregen (onderzoeks)resultaten
kennismaken met multidisciplinair onderzoek op de grens tussen fysisch-anorganisch, fysisch-organisch, anorganisch-organische chemie
het toepassen van vakinhoudelijke kennis op ethisch-maatschappelijke vraagstukken, zoals systeemaspecten van elementgebruik.

Op inhoudelijk vlak verwerf je nieuwe inzichten en vaardigheden, zodat je:

in staat bent om de interacties tussen verschillende stoffen/materialen middels thermodynamische grootheden te beschrijven
syntheseroutes kunt ontwerpen voor anorganische materialen en hun eigenschappen bepalen middels fysisch-chemische metingen
een aantal basisvaardigheden om syntheses uit te voeren en te plannen hebt opgedaan
In het vak plaatsen we de te bestuderen stof daarnaast ook in een maatschappelijke context. We bekijken het periodiek systeem van de elementen vanuit het oogpunt van de duurzaamheid van winning en gebruik van de elementen. Daarnaast besteden we aandacht aan ethische aspecten van element- en materiaalgebruik en leer je samenwerken in teamverband.

Leerdoelen
Na de colleges anorganische chemie kun/heb je:

Coördinatieverbindingen en complexen

inzicht in coördinatieverbindingen, donor en acceptor liganden
kennis van structuur van complexen voor verschillende omringingsgetallen
kennis van complexvormingsconstanten en de mechanismen van liganduitwisseling.
de begrippen labiele en inerte complexen uitleggen.
(stereo)isomerie herkennen en de gevolgen hiervan overzien

Kristalveld- en Ligandveldtheorie

het principe van de kristalveld- en ligandveldtheorie uitleggen
energieniveau-diagrammen tekenen en invullen met elektronen
de kristalveld-stabilisatie-energie berekenen
"High Spin" of "Low Spin" complexen voorspellen
In hoofdlijnen de spectrochemische reeks beschrijven
magnetische eigenschappen met de "spin-only" formule bepalen
het "Jahn Teller" effect uitleggen en toepassen
een aantal optische en magnetische eigenschappen voorspellen en verklaren

Structuuranalyse

het principe van de meest gebruikte structuuranalysetechnieken geven
uitleggen welke structuureigenschappen met een specifieke techniek gemeten kunnen worden
een kritische beschouwing geven wat de beperkingen van een bepaalde techniek zijn
voorstellen welke techniek geschikt zou zijn om bepaalde structuureigenschappen van een anorganische vaste stof of complex te analyseren

(Overgangs)metalen en metaalverbindingen:

algemene trends in de eigenschappen van de (overgangs)metalen beschrijven
vorming en eigenschappen van verbindingen uitleggen aan de hand van het HSAB principe
de stabiliteits van (overgangs)metaalionen uitleggen aan de hand van Frost diagrammen

Na de colleges vastestofchemie kun je:

Indeling en structuren

vaste stoffen globaal in 4 klassen indelen
typische kristalstructuren van de verschillende klassen herkennen en eenvoudige berekeningen aan kristalroosters uitvoeren
de contrasterende eigenschappen van de 4 klassen noemen

Metalen

inzicht in structuren en legeringen
het klassieke vrije elektronenmodel toepassen om geleiding te beschrijven
de invloed van temperatuur en defecten op geleidingsvermogen verklaren

Ionogene vaste stoffen

roosterenergieën berekenen
een Born-Haber cyclus gebruiken om roosterenergieën te meten;
aan de hand van begrippen als ionstraal, de octaëderholte en tetraëderholte kristalstructuren rationaliseren

Defectchemie

aangeven waarom defecten ontstaan
uitleggen wat Schottky en Frenkeldefecten zijn
Kröger-Vink notatie gebruiken om defectevenwichten te beschrijven
het verband tussen defectchemie en ionengeleiding afleiden

Bandentheorie en Halfgeleiders

uitleggen hoe energiebanden ontstaan
energiebanden-niveaus ("density of states") van metalen, covalente en ionogene vaste stoffen (o.a. metaaloxiden) tekenen
elektrische en optische eigenschappen (kleuren van enkele binaire verbindingen) voorspellen
begrippen als intrinsiek, extrinsiek, dotering, p-n overgang toelichten
het werkingsprincipe van vaste stof devices en zonnecellen begrijpen

Na de groepsopdracht kritieke materialen kun/heb je:

beredeneren waarom een element als kritiek wordt aangemerkt door de EU
inzicht verkregen in de algemene duurzaamheidsaspecten van ons grondstoffengebruik
in een korte documentaire een ethisch dilemma belichten
met argumenten onderbouwen of je het met ethische stellingen over elementengebruik eens/oneens bent

Na het Practicum Anorganische Chemie kun je:

syntheses van complexen uitvoeren
synthese en analyse van vaste anorganische stoffen uitvoeren

Content

Anorganische stoffen zijn niet meer weg te denken uit onze samenleving. Ze worden onder meer gebruikt in computers, displays (LCD en plasma schermen), lampen, lasers, katalysatoren, geneesmiddelen. De moleculaire structuur en opbouw van dergelijke stoffen bepalen in grote mate hun eigenschappen. Dit zal het uitgangspunt zijn van dit college: de vraag hoe de eigenschappen van anorganische verbindingen samenhangen met hun opbouw en structuur zal vanuit verschillende oogpunten belicht worden. Hierbij zal het onderdeel anorganische chemie zich met name richten op de optische, magnetische en chemische eigenschappen terwijl het onderdeel vastestofchemie zich meer zal richten op elektronische eigenschappen en structuren.

Het onderdeel Anorganische Chemie is het vervolg op de anorganische chemie behandeld in het eerste jaar. De collegestof van het eerste jaar wordt in het tweede jaar uitgebreid met een behandeling van de (trends in eigenschappen) van (overgangs)metaalcomplexen. Om de geometrie, stabiliteit en optische en magnetische eigenschappen van verbindingen te kunnen begrijpen wordt relatief veel aandacht besteed aan de kristalveld- en ligandveldtheorie. Verder worden kort de belangrijkste technieken voor structuuranalyse van anorganische verbindingen behandeld. Aan de hand van het practicum zullen een aantal van de geleerde principes gedemonstreerd worden. Tevens zul je op het practicum kennis maken met een aantal synthese/analysetechnieken en vaardigheden die nodig zijn om anorganische verbindingen te maken en te analyseren.

Het uitgangspunt bij het onderdeel Vaste Stof chemie is de indeling van vaste stoffen in vier klassen: moleculaire, covalente, ionogene en metallische. Op basis van deze indeling wordt het verband tussen bindingstype en kristalstructuur besproken. Deze twee factoren bepalen de belangrijkste fysische en chemische eigenschappen van vaste stoffen. Het bandenmodel voor de verklaring van de elektronische eigenschappen van metalen en halfgeleiders wordt behandeld. Hiermee wordt beoogd de student inzicht te verschaffen in de spectroscopische en elektrische eigenschappen van eenvoudige anorganische vaste stoffen. Tenslotte wordt enige aandacht besteed aan defecten in vaste stoffen en aan ionengeleiding en toepassing van de geleerde principes in devices.

Het vak is onderdeel van de leerlijn anorganische chemie en bevat onderdelen van de curriculum-brede leerlijn ethiek, maatschappij en academische vorming. We bouwen hierbij voort op (o.a.) de kennis opgedaan in de eerstejaarsvakken fysische en anorganische chemie (SK-BFYAN13) en anorganische en kwantumchemie (SK-BKWAN).

In beide vakken is ruimte ingeruimd voor actuele topics. Hier zal door de docent een aantal theorieën/voorbeelden gegeven worden aan de hand van op dat moment actuele issues. In het bijzonder gaan we in op de duurzaamheid van ons huidig grondstoffengebruik, aan de hand van een analyse van verschillende aspecten van de winning en het gebruik van een geselecteerd aantal elementen.

Reviews0 reviews

Nog geen reviews voor dit vak. Wees de eerste!

Heb jij dit vak gevolgd?

Deel je ervaring met toekomstige studenten. Inloggen met je Universiteit Utrecht mailadres duurt één minuut.

Schrijf een review